2023年, 第41卷, 第3期　刊出日期：2023-06-15

  

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试验研究
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  高耐磨圆钢硬度控制生产实践

  李金浩, 王宗斌

  物理测试. 2023, 41(3): 1-6.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20220034

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  特钢新中型车间在生产ø110 mm高耐磨合金钢时发现硬度超标,通过热模拟试验测得该钢种CCT曲线,得到不同冷速对相变的影响规律及组织硬度。结果表明,当冷速不大于0.2 ℃/s时,主要发生铁素体和珠光体相变,硬度不大于20.5HRC;当冷速在0.5～2 ℃/s时,主要发生贝氏体和马氏体相变,硬度在40～51.7HRC之间;当冷速不小于4 ℃/s时,主要发生马氏体相变,硬度不大于54.4HRC。根据CCT曲线可知,车间轧制过程中必须控制冷速小于0.2 ℃/s时,才可获得硬度不大于21HRC的圆钢。
测试技术
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  旋转式超声无损检测水流量自动调节系统

  王晓文, 张广新, 张振华

  物理测试. 2023, 41(3): 7-10.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20220046

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  探头旋转式超声检测可以实现快速自动检测,被各钢厂广泛应用。探伤时探头和被检工件之间充满水环,水作为耦合介质,需要解决快速稳定问题,水流大小、气泡等都会影响超声波的发射和接收信号,导致检测灵敏度下降,造成缺陷误检、漏检。为了改善这种现象,设计了一种水流量自动调节系统,该系统由可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)、执行机构、流量调节装置、流量测量装置组成。为了满足水流量精准调节,该系统采用闭环控制,通过输入给定的流量设定值和流量测量后的偏差值经过比例、积分、微分(Proportional Integral Derivative, PID)算法运算后得到控制量,作用于水流量调节装置,自动调节阀门开度大小,从而实现供水系统连续稳定工作,提高探伤设备的检测效率,降低劳动强度。
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  缺陷长度对圆棒漏磁检测结果的影响分析

  胡柏上

  物理测试. 2023, 41(3): 11-15.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20220051

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  分析了圆棒表面人工槽伤的可靠检出长度与漏磁检测通道宽度之间的关系,以及应用缺陷信号长度抑制条件下的检测判定情况,进而分析了自然缺陷深度变化对检测信号的影响及缺陷信号长度抑制的使用条件。得出圆棒漏磁检测的“测不准原理”,圆棒上自然缺陷的超标检出判定呈现概率事件。最后给出提高圆棒表面缺陷漏磁检测可靠性的经验对策。
缺陷分析
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  2219铝合金环件孔洞缺陷分析

  龚忠兴, 张正, 王攀智, 项春花

  物理测试. 2023, 41(3): 16-20.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20220047

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  在对2219环锻件进行探伤时发现在内部存在缺陷,距内径约ø5 mm,距端面约80 mm,探伤显示缺陷呈长条状,长度约为30 mm,方向与锻件的直径方向平行。为了分析该缺陷产生的原因,实验室对有缺陷的试样进行了宏观组织、显微组织、扫描电镜及能谱分析,结果表明:2219铝合金环锻件出现的缺陷为孔洞缺陷,是由于原材料在冶炼时AlZr投入温度偏低,降低了元素扩散速率,增大AlZr合金相偏聚,产生了孔洞缺陷。
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  车轮轮缘块状剥落原因分析

  汪瑞俊

  物理测试. 2023, 41(3): 21-27.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20220049

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  某地铁用车轮在运行一段时间后车轮的轮缘部位出现块状剥落现象。为查明车轮轮缘块状剥落原因,采用化学成分分析、力学分析、断口观察、金相组织分析等方法进行了检验分析。结果表明,车轮轮缘部位块状剥落特征为多源高应力疲劳断裂引起的剥落,车轮轮缘浅表层的高硬度白层马氏体组织和深度达7 mm的表层复合组织是导致轮缘发生块状剥落的主要原因,表层较深的复合组织应是淬火工艺不当造成的,建议对车轮的轮缘部位制定合理的淬火工艺以避免缺陷组织的产生。
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  35CrMoA圆钢热顶锻开裂原因分析

  李丰德

  物理测试. 2023, 41(3): 28-32.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20220050

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  针对某厂生产的35CrMoA圆钢热顶锻批量开裂情况,借助光学显微镜、扫描电镜和能谱仪等检测方法,对其开裂原因进行了分析。结果表明:热顶锻开裂原因是轧材中存在大颗粒氧化夹杂物,夹杂物来源主要为冶炼及连铸过程的卷渣。通过提高钢水洁净度、优化LF精炼工艺、提高保护渣黏度、优化结晶器流场等措施,有效降低35CrMoA圆钢中的卷渣,提高了该圆钢的热顶锻合格率。
专题研讨 第二相分析
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  焊材2209中有害金属间相测量影响因素探讨

  刘满雨, 郭枭, 王庆江, 胡晓波, 马健朝, 张碧莹

  物理测试. 2023, 41(3): 33-39.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20220072

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  双相不锈钢有害金属间相的检测标准ASTM A923-2014《奥氏体/铁素体双相不锈钢有害金属间相检测的标准试验方法》中C法未明确规定对于焊接材料的取样位置及尺寸。通过对取样方法、制样方式、距熔合线不同位置成分梯度规律及受不同焊道热影响测量因素的探讨,采用光学显微镜(OM)、火花放电原子发射光谱仪、X-射线能量色谱(EDS)等分析手段,探讨上述因素对2209焊丝自动TIG焊熔敷金属有害金属间相的影响。结果表明,N元素数值和铁素体含量是影响有害金属间相的重要因素,使用6.5 μm以上砂纸且采用酒精湿磨后,在单道焊道内且距熔合线7 mm以上位置取样,能够公正客观地评价双相钢焊材2209中有害金属间相。
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  热模拟方法在第二相析出动力学中的应用

  刘彦宁, 李拔, 李南, 王哲

  物理测试. 2023, 41(3): 40-45.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20230015

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  系统介绍了应力松弛法和双道次压缩法两种热模拟方法及其在钢中第二相析出动力学曲线研究中的具体研究方法和应用实例。应力松弛法利用材料的应力松弛过程来得到不同温度下钢中第二相析出的动力学曲线。双道次压缩法则通过对钢中的试样进行双道次压缩来研究不同温度下第二相析出的动力学特性。通过实际应用发现,应力松弛法具有研究时间短、样品需求少等优点;而双道次压缩法则能够更加准确地计算析出开始点和结束点,可以得到更为精确的数据,适用于高精度研究。两种方法的应用都取得了较好的效果,为钢中第二相析出动力学曲线研究提供了可靠的试验方法,可为钢材的冶金工艺研发和工程设计提供重要参考。
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  双相不锈钢中的σ相及其表征方法

  张寿禄

  物理测试. 2023, 41(3): 46-53.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20230009

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  双相不锈钢广泛应用于油气工业领域。当双相不锈钢经焊接、热处理等热变化时,会有一些金属间相的析出,其中σ相是最主要的,σ相硬而脆,即使是微量的σ相析出也会显著降低材料的力学性能和耐腐蚀性能。因此,σ相的检测表征显得十分重要。从σ相的成分、结构、形貌、数量、分布出发,总结了利用衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)、电子背散射衍射仪(EBSD)、彩色金相、化学萃取、磁性测量、硬度测量等技术检测双相不锈钢中σ相的多种分析方法。
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  AlFe10中间合金化合物相分析

  莫红楼, 莫灼强, 饶庆东, 卢祥丰, 兰标景, 许泽兵

  物理测试. 2023, 41(3): 54-56.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20230007

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  铝铁中间合金是铝合金生产中的重要原料之一,分析平衡态下金属间化合物的析出特征是很有必要的,可为铸造铝合金或变形铝合金化学成分、组织的调整与控制提供参考依据。通过物理金相方法对入厂原材料AlFe10中间合金进行化合物相分析,用金相显微镜(OM)及配套的ProImaging金相图像分析软件对化合物相的形貌、分布、含量进行检测,用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)对化合物相进行微区成分分析。结果表明:AlFe10中间合金含有长条状或小块状FeAl₃相,FeAl₃相面积约27.6%;脱落部位含有C、O、Al、Si、Cl等元素非金属夹杂,非金属夹杂面积约3.8%;检测区域未能发现单质Fe的存在。
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  稀土耐候钢中不同类型夹杂物的定量方法探讨

  许洁, 李玲霞, 李继康, 陈鹰

  物理测试. 2023, 41(3): 57-60.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20230002

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  为了研究稀土元素在钢中的分配情况,精确测定稀土耐候钢中硫化稀土和硫氧稀土夹杂物含量,以耐候钢Q235RE和Q335RE为研究对象,采用非水溶液电解法提取钢中的夹杂物,并利用X射线衍射仪、电感耦合等离子发射光谱仪(ICP)对夹杂物的类型、分离方法及稀土元素含量等进行研究,研究结果表明:稀土耐候钢Q235RE和Q335RE中的夹杂物主要是硫化稀土夹杂物Ce₂S₃和硫氧稀土夹杂物(RE)₂O₂S;选择了1%～2%盐酸、1%～2%硝酸和2%～3%EDTA(乙二胺四乙酸二钠)3种分离方法对稀土耐候钢Q235RE中的夹杂物进行分离,只有采用EDTA分离后,渗碳体和不稳定的硫化稀土夹杂物被溶解,而硫氧稀土夹杂物被保留下来,由此可知,EDTA分离技术可以用于精确测定硫化稀土和硫氧稀土夹杂物中稀土元素的含量。
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  Inconel 718合金δ相的析出及对力学性能的影响探究

  李雪峰, 苏军锋, 刘岩, 杨晓, 王世宁, 陈洁明

  物理测试. 2023, 41(3): 61-66.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20230023

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  δ相是Inconel 718镍基合金的一种第二相,δ相的形状、大小、分布对材料力学性能的影响较大,Inconel 718合金棒料生产过程中出现拉伸性能不合格的情况,对合格批次和不合格批次棒料的化学成分、拉伸断口、显微组织、析出相的结构进行了综合分析。结果表明:不合格批次棒料的终轧温度偏低造成大量连续分布的针状δ相在晶界和晶内析出,由于第二相与基体的结合力相对较弱,从而降低了材料的强度,增加了材料的脆性。严格控制轧制温度可避免针状δ相的析出,提高材料的拉伸性能。